Il panorama dello storage è in continua evoluzione. Da una parte si ricercano nuove tecnologie, dall’altra si lavora per migliorare le performance dei sistemi di accumulo più utilizzati. Un nuovo passo avanti è stato compiuto da un team di ricercatori dell’University of Michigan che si è occupato delle batterie Litio-Metallo. Le migliorie apportate permettono di duplicare l’output delle celle Litio-ioni oggi in commercio senza aumentarne l’ingombro.

L’innovazione sta nell’utilizzo di un elettrolita ceramico solido che permette di sfruttare tutte le potenzialità delle batterie Litio-Metallo mitigandone i ben noti svantaggi (elevata degradazione e rischio di incendio).

Le batterie Litio-Metallo

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In passato, lo sviluppo delle batteria Litio-Metallo con elettroliti liquidi ha subito un netto arresto a causa della facilità con la quale esse si incendiavano durante il processo di carica.  La propensione alla combustione era causata dalla presenza dell’elettrolita liquido. Infatti, gli atomi dell’elettrolita tendevano a creare dei filamenti chiamati “dendriti” sulla superficie degli elettrodi metallici. Queste strutture da una parte acceleravano il processo di degradazione delle celle e dall’altra potevano causare un cortocircuito all’interno della batteria che facilmente accendeva l’elettrolita infiammabile. Questo inconveniente venne superato nelle batterie Litio-ioni in cui gli elettrodi in grafite evitano la formazione dei dendriti, a scapito della densità di energia delle celle.

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La ricerca

Il gruppo dell’Università del Michigan ha pensato di ricoprire la superficie degli elettrodi con uno strato ceramico che previene la formazione dei dendriti. In questo modo è possibile sfruttare l’elevata densità di energia e l’elevata conduttività delle batterie Litio-Metallo. Per avere un’idea, basti pensare che le attuali batterie Litio-Ioni hanno una densità di energia di 600 Wh/L, mentre le celle con elettrolita solido possono raggiungere i 1200 Wh/L. Se i precedenti studi riguardanti elettroliti solidi nelle batterie Litio-Metallo avevano ridotto ma non eliminato la formazione dei dendriti, questa nuova ricerca sembra aver aggirato il problema. La superficie di metallo viene stabilizzata mediante un trattamento fisico e chimico che prevede anche una fase di riscaldamento fino a raggiungere 1800 gradi Fahrenheit. Inoltre, questo particolare trattamento permette di incrementare la velocità di carica di dieci volte, paragonabile a quella delle batterie Litio-ioni. Rispetto a queste, però, queste nuove celle sembrano meno sensibili ai continui cicli di carica/scarica a cui sono sottoposte le celle. Jeff Sakamoto, il professore che dirige il gruppo di ricerca, commenta così i risultati ottenuti:

Questa innovazione potrebbe rappresentare un game-changer — un netto cambiamento nel paradigma di funzionamento delle batterie

Le immediate applicazioni dell’innovazione potrebbero portare ad un notevole aumento dell’autonomia dei veicoli elettrici e dei dispositivi elettronici.